Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

PMMA ve ABS MALZEMELERİN LAZER İLETİM KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE PROSES PARAMETRE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Yıl 2021, Cilt: 26 Sayı: 2, 481 - 492, 31.08.2021
https://doi.org/10.17482/uumfd.810204

Öz

Otomotiv endüstrisindeki araç aydınlatma sistemlerinde kullanılan termoplastik malzemelerin birleştirilmesinde lazer iletim kaynağı üstün özellikleri nedeni ile öne çıkmaktadır. Ancak, proses parametreleri kaynak kalitesini doğrudan etkilediği için etkilerinin tespit edilmesi oldukça önemlidir. Bu çalışmada 2,7 mm kalınlığındaki Akrilonitril bütadien stiren (ABS) ve şeffaf Polimetil metakrilat (PMMA) malzemeler LPKF Twinweld 3D 6000 lazer cihazı ile birleştirilmiştir. Lazer iletim kaynağındaki önemli parametreler olan lazer gücü, baskı kuvveti ve ilerleme hızının etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışmada lazer gücü 20-50 W aralığında, ilerleme hızı 30-150 mm/s aralığında ve baskı kuvveti 55-85 N aralığına çalışılmıştır. Farklı parametre kombinasyonlarında birleştirilen numuneler çekme testlerine tabi tutularak mekanik dayanımları incelenmiş ve parametreler ile ilişkilendirilmiştir. Yapılan testler sonucunda en yüksek ortalama mekanik dayanım ve ortalama kopma uzaması 30 W, 70 mm/s ve 70 N parametre kombinasyonunda elde edilmiştir. Diğer tüm parametrelerin sabit tutulduğu durumda mekanik dayanım üzerindeki en etkili parametrenin lazer gücü olduğu görülmüştür.

Kaynakça

  • Acherjee, B., Misra, D., Bose, D. ve Venkadeshwaran, K. (2009) Prediction of weld strength and seam width for laser transmission welding of thermoplastic using response surface methodolog, Optic&Laser Technology, 41, 956-967. doi:10.1016/j.optlastec.2009.04.007
  • Acherjee, B., Mondal, S., Tudu, B. ve Misra, D. (2011) Application of artificial neural network for predicting weld quality in laser transmission welding of thermoplastics, Applied Soft Computing, 11, 2548–2555. doi:10.1016/j.asoc.2010.10.005
  • Acherjee, B. (2017) Selection of optimal parameters for laser transmission welding of polycarbonate using desirability function analysis, Materialstoday:Proceedings, 4(8), 7161-7170. doi:10.1016/j.matpr.2017.07.042
  • Barma, J. D., Bandyopadhyay, A. ve Pal, P. K. (2013) Parametric optimization of transmission laser welding process applying taguchi method, Advanced Materials Research, 622/623, 294-298. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.622-623.294
  • BASF. (2013). Laser Welding of Engineering Plastics – Technical Information. Erişim Adresi: http://www.plasticsportal.net (Erişim Tarihi: 03.10.2020)
  • BASF. (2003) Laser transmission welding of semi-crystalline thermoplastics - part 1: optical characterization of nylon-based plastics, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 21(12), 1101-1122. doi:10.1106/073168402024286
  • Bhattacharya, R., Kumar, N., Kumar, N. ve Bandyopadhyay, A. (2018) A study on the effect of process parameters on weld width and heat affected zone of pulsed laser welding of dissimilar transparent thermoplastics without filler materials ın lap joint configuration, Materialstoday: Proceedings, 4, 3674-3681. doi:10.1016/j.matpr.2017.11.618
  • Chang, W.S.C. (2005) Principles of Lasers and Optics, Cambridge University Press, Cambridge UK. ISBN-13 978-0-511-08061-6
  • Chen, Z., Huang, Y., Han, F. ve Tang, D. (2018) Numerical and experimental investigation on laser transmissionwelding of fiberglass-doped PP and ABS, Journal of Manufacturing Processes, 31, 1–8. doi: 10.1016/j.jmapro.2017.10.013
  • Hubeatir, K.A. (2020) Laser transmission welding of PMMA using IR semiconductor laser complemented by the Taguchi method and grey relational analysis, Materialstoday: Proceedings, 20(4), 466-473. doi:10.1016/j.matpr.2019.09.167
  • Kumar, N., Rudrapati, R. ve Pal, P.K. (2014) Multi-objective optimization in through laser transmission welding of thermoplastics using grey-based taguchi method, Procedia Materials Science, 5, 2178–2187. doi:10.1016/j.mspro.2014.07.423
  • Püskülcü, G. ve Koçlular, F. (2009) Lazer kaynak yöntemi ve uygulamaları”, Mühendis ve Makine, 50(599), 8-17.
  • Rodríguez-Vidal, E., Quintana, I. ve Gadea, C. (2014) Laser transmission welding of ABS: Effect of CNTs concentration and process parameters on material integrity and weld formation, Optics & LaserTechnology, 57,194–201. doi: 10.1016/j.optlastec.2013.10.020
  • Rudrapati, R., Kumar, N. ve Pal, P. K. (2019) Application of taguchi method for parametric optimization of through transmission laser welding of acrylic plastics, AIP Conference Proceedings, 2057, 02001. doi.org/10.1063/1.5085584
  • Wang, X., Zhang, C., Li, P., Wang, K., Hu, Y., Zhang, P. ve Liu, H. (2012a) Modelling and optimization of joint quality for laser transmission joint of thermoplastic using an artificial neural network and a genetic algorithm, Optics and Lasers in Engineering, 50(11), 1522-1532. doi:10.1016/j.optlaseng.2012.06.008
  • Wang, X., Zhang, C., Wang, K., Li, P., Hu, Y., Wang, Kai. ve Liu, H. (2012b) Multi-objective optimization of laser transmission joining of thermoplastics, Optics & Laser Technology, 44(8), 2393-2402. doi:10.1016/j.optlastec.2012.04.009
  • Wang, X., Chen, H. ve Liu, H. (2014) Investigation of the relationships of process parameters, molten pool geometry and shear strength in laser transmission welding of polyethylene terephthalate and polypropylene, Materials and Design, 55, 343-352. doi:10.1016/j.matdes.2013.09.052
  • Wang, X., Zhang, X., Liu, W., Liu, B. ve Liu, H. (2016) Investigation on enhancement of weld strength between PMMA and PBT in laser transmission welding-using intermediate material, Journal of Applied Polymer Science, 133/44. doi.org/10.1002/app.44167
  • Wang, D., Wang, H., Cui, H. ve He, G. (2016) Enhancement of the laser welded AA6061-carbon steel joints by using Al5Si intermediate layer, Journal of Materials Processing Technology, 237, 277–285. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2016.06.017
  • Yuce, C., Karpat, F. ve Yavuz, N. (2019) Investigations on the microstructure and mechanical properties of laser welded dissimilar galvanized steel–aluminum joints, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 104, 2693-2704. doi:10.1007/s00170-019-04154-7

Investigation of the Process Parameters on the Laser Transmission Welding of PMMA and ABS Materials

Yıl 2021, Cilt: 26 Sayı: 2, 481 - 492, 31.08.2021
https://doi.org/10.17482/uumfd.810204

Öz

In the automotive industry, the use of thermoplastic and laser transmission source in vehicle lighting systems stands out because of the superior properties, and it is widely used in production and joining processes. However, as the process parameters directly affect the welding quality, it is very important to determine their effects. In this study, 2,7 mm thick Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and transparent Polymethyl methacrylate (PMMA) materials are combined with LPKF Twinweld 3D 6000 laser device. The effects of laser power, pressure force and feed rate, which are important parameters in laser transmission welding, are investigated. Lab-joint welding is performed with ABS and PMMA materials at 20-50 W laser power, 30-150 mm /s laser speed and 55-85 N pressure force. Samples combined in different parameter combinations are subjected to tensile tests, their mechanical strengths are examined and correlate with the parameters. As a result of the tests, the highest average mechanical strength and average elongation at break are obtained in the combination of 30 W, 70 mm/s and 70 N parameters. When all other parameters are kept constant, it is seen that the most effective parameter on mechanical strength is laser power.

Kaynakça

  • Acherjee, B., Misra, D., Bose, D. ve Venkadeshwaran, K. (2009) Prediction of weld strength and seam width for laser transmission welding of thermoplastic using response surface methodolog, Optic&Laser Technology, 41, 956-967. doi:10.1016/j.optlastec.2009.04.007
  • Acherjee, B., Mondal, S., Tudu, B. ve Misra, D. (2011) Application of artificial neural network for predicting weld quality in laser transmission welding of thermoplastics, Applied Soft Computing, 11, 2548–2555. doi:10.1016/j.asoc.2010.10.005
  • Acherjee, B. (2017) Selection of optimal parameters for laser transmission welding of polycarbonate using desirability function analysis, Materialstoday:Proceedings, 4(8), 7161-7170. doi:10.1016/j.matpr.2017.07.042
  • Barma, J. D., Bandyopadhyay, A. ve Pal, P. K. (2013) Parametric optimization of transmission laser welding process applying taguchi method, Advanced Materials Research, 622/623, 294-298. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.622-623.294
  • BASF. (2013). Laser Welding of Engineering Plastics – Technical Information. Erişim Adresi: http://www.plasticsportal.net (Erişim Tarihi: 03.10.2020)
  • BASF. (2003) Laser transmission welding of semi-crystalline thermoplastics - part 1: optical characterization of nylon-based plastics, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 21(12), 1101-1122. doi:10.1106/073168402024286
  • Bhattacharya, R., Kumar, N., Kumar, N. ve Bandyopadhyay, A. (2018) A study on the effect of process parameters on weld width and heat affected zone of pulsed laser welding of dissimilar transparent thermoplastics without filler materials ın lap joint configuration, Materialstoday: Proceedings, 4, 3674-3681. doi:10.1016/j.matpr.2017.11.618
  • Chang, W.S.C. (2005) Principles of Lasers and Optics, Cambridge University Press, Cambridge UK. ISBN-13 978-0-511-08061-6
  • Chen, Z., Huang, Y., Han, F. ve Tang, D. (2018) Numerical and experimental investigation on laser transmissionwelding of fiberglass-doped PP and ABS, Journal of Manufacturing Processes, 31, 1–8. doi: 10.1016/j.jmapro.2017.10.013
  • Hubeatir, K.A. (2020) Laser transmission welding of PMMA using IR semiconductor laser complemented by the Taguchi method and grey relational analysis, Materialstoday: Proceedings, 20(4), 466-473. doi:10.1016/j.matpr.2019.09.167
  • Kumar, N., Rudrapati, R. ve Pal, P.K. (2014) Multi-objective optimization in through laser transmission welding of thermoplastics using grey-based taguchi method, Procedia Materials Science, 5, 2178–2187. doi:10.1016/j.mspro.2014.07.423
  • Püskülcü, G. ve Koçlular, F. (2009) Lazer kaynak yöntemi ve uygulamaları”, Mühendis ve Makine, 50(599), 8-17.
  • Rodríguez-Vidal, E., Quintana, I. ve Gadea, C. (2014) Laser transmission welding of ABS: Effect of CNTs concentration and process parameters on material integrity and weld formation, Optics & LaserTechnology, 57,194–201. doi: 10.1016/j.optlastec.2013.10.020
  • Rudrapati, R., Kumar, N. ve Pal, P. K. (2019) Application of taguchi method for parametric optimization of through transmission laser welding of acrylic plastics, AIP Conference Proceedings, 2057, 02001. doi.org/10.1063/1.5085584
  • Wang, X., Zhang, C., Li, P., Wang, K., Hu, Y., Zhang, P. ve Liu, H. (2012a) Modelling and optimization of joint quality for laser transmission joint of thermoplastic using an artificial neural network and a genetic algorithm, Optics and Lasers in Engineering, 50(11), 1522-1532. doi:10.1016/j.optlaseng.2012.06.008
  • Wang, X., Zhang, C., Wang, K., Li, P., Hu, Y., Wang, Kai. ve Liu, H. (2012b) Multi-objective optimization of laser transmission joining of thermoplastics, Optics & Laser Technology, 44(8), 2393-2402. doi:10.1016/j.optlastec.2012.04.009
  • Wang, X., Chen, H. ve Liu, H. (2014) Investigation of the relationships of process parameters, molten pool geometry and shear strength in laser transmission welding of polyethylene terephthalate and polypropylene, Materials and Design, 55, 343-352. doi:10.1016/j.matdes.2013.09.052
  • Wang, X., Zhang, X., Liu, W., Liu, B. ve Liu, H. (2016) Investigation on enhancement of weld strength between PMMA and PBT in laser transmission welding-using intermediate material, Journal of Applied Polymer Science, 133/44. doi.org/10.1002/app.44167
  • Wang, D., Wang, H., Cui, H. ve He, G. (2016) Enhancement of the laser welded AA6061-carbon steel joints by using Al5Si intermediate layer, Journal of Materials Processing Technology, 237, 277–285. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2016.06.017
  • Yuce, C., Karpat, F. ve Yavuz, N. (2019) Investigations on the microstructure and mechanical properties of laser welded dissimilar galvanized steel–aluminum joints, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 104, 2693-2704. doi:10.1007/s00170-019-04154-7
Toplam 20 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Makine Mühendisliği
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Ayça Küçükoğlu 0000-0002-1053-6138

Celalettin Yüce 0000-0003-1387-907X

Fatih Karpat 0000-0001-8474-7328

Halil Okar 0000-0002-8900-319X

İbrahim Emrah Sözer 0000-0002-2413-0374

Niyazi Kurt 0000-0002-0346-0200

Yayımlanma Tarihi 31 Ağustos 2021
Gönderilme Tarihi 13 Ekim 2020
Kabul Tarihi 27 Temmuz 2021
Yayımlandığı Sayı Yıl 2021 Cilt: 26 Sayı: 2

Kaynak Göster

APA Küçükoğlu, A., Yüce, C., Karpat, F., Okar, H., vd. (2021). PMMA ve ABS MALZEMELERİN LAZER İLETİM KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE PROSES PARAMETRE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 26(2), 481-492. https://doi.org/10.17482/uumfd.810204
AMA Küçükoğlu A, Yüce C, Karpat F, Okar H, Sözer İE, Kurt N. PMMA ve ABS MALZEMELERİN LAZER İLETİM KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE PROSES PARAMETRE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ. UUJFE. Ağustos 2021;26(2):481-492. doi:10.17482/uumfd.810204
Chicago Küçükoğlu, Ayça, Celalettin Yüce, Fatih Karpat, Halil Okar, İbrahim Emrah Sözer, ve Niyazi Kurt. “PMMA Ve ABS MALZEMELERİN LAZER İLETİM KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE PROSES PARAMETRE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 26, sy. 2 (Ağustos 2021): 481-92. https://doi.org/10.17482/uumfd.810204.
EndNote Küçükoğlu A, Yüce C, Karpat F, Okar H, Sözer İE, Kurt N (01 Ağustos 2021) PMMA ve ABS MALZEMELERİN LAZER İLETİM KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE PROSES PARAMETRE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 26 2 481–492.
IEEE A. Küçükoğlu, C. Yüce, F. Karpat, H. Okar, İ. E. Sözer, ve N. Kurt, “PMMA ve ABS MALZEMELERİN LAZER İLETİM KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE PROSES PARAMETRE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ”, UUJFE, c. 26, sy. 2, ss. 481–492, 2021, doi: 10.17482/uumfd.810204.
ISNAD Küçükoğlu, Ayça vd. “PMMA Ve ABS MALZEMELERİN LAZER İLETİM KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE PROSES PARAMETRE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 26/2 (Ağustos 2021), 481-492. https://doi.org/10.17482/uumfd.810204.
JAMA Küçükoğlu A, Yüce C, Karpat F, Okar H, Sözer İE, Kurt N. PMMA ve ABS MALZEMELERİN LAZER İLETİM KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE PROSES PARAMETRE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ. UUJFE. 2021;26:481–492.
MLA Küçükoğlu, Ayça vd. “PMMA Ve ABS MALZEMELERİN LAZER İLETİM KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE PROSES PARAMETRE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, c. 26, sy. 2, 2021, ss. 481-92, doi:10.17482/uumfd.810204.
Vancouver Küçükoğlu A, Yüce C, Karpat F, Okar H, Sözer İE, Kurt N. PMMA ve ABS MALZEMELERİN LAZER İLETİM KAYNAĞI İLE BİRLEŞTİRİLMESİNDE PROSES PARAMETRE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ. UUJFE. 2021;26(2):481-92.

DUYURU:

30.03.2021- Nisan 2021 (26/1) sayımızdan itibaren TR-Dizin yeni kuralları gereği, dergimizde basılacak makalelerde, ilk gönderim aşamasında Telif Hakkı Formu yanısıra, Çıkar Çatışması Bildirim Formu ve Yazar Katkısı Bildirim Formu da tüm yazarlarca imzalanarak gönderilmelidir. Yayınlanacak makalelerde de makale metni içinde "Çıkar Çatışması" ve "Yazar Katkısı" bölümleri yer alacaktır. İlk gönderim aşamasında doldurulması gereken yeni formlara "Yazım Kuralları" ve "Makale Gönderim Süreci" sayfalarımızdan ulaşılabilir. (Değerlendirme süreci bu tarihten önce tamamlanıp basımı bekleyen makalelerin yanısıra değerlendirme süreci devam eden makaleler için, yazarlar tarafından ilgili formlar doldurularak sisteme yüklenmelidir).  Makale şablonları da, bu değişiklik doğrultusunda güncellenmiştir. Tüm yazarlarımıza önemle duyurulur.

Bursa Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Dekanlığı, Görükle Kampüsü, Nilüfer, 16059 Bursa. Tel: (224) 294 1907, Faks: (224) 294 1903, e-posta: mmfd@uludag.edu.tr